Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zaznajomienie się z metodami pomiaru wartości przepływu strumienia objętości cieczy w układach hydraulicznych. Zakres obejmuje także wzorcowanie przyrządów pomiarowych i sprawdzanie ich charakterystyk.

Szkic stanowiska pomiarowego

M1, M2 – cyfrowe manometry różnicowe z wyjściem prądowym (4 ÷20) mA,

Czujniki przepływu: K1, K2 – kryzy pomiarowe,

M – przepływomierz elektromagnetyczny z przetwornikiem cyfrowym

R – czujnik przepływu – rurka spiętrzająca Pitot’a,

W – przepływomierz wirowy (wiroczuły) z przetwornikiem cyfrowym i wyjściem prądowym (4 ÷ 20) mA,

T – czujniki tensometryczne wagi do ważenia zbiornika pomiarowego współpracujące z procesorem wagowym,

Z1, Z2 – zawory regulacji przepływu,

ZR1, ZR2, ZR3 – zespół zaworów rozdzielających i odpowietrzających instalację pomiaru różnicy ciśnień.

Tabele z wynikami pomiarów

Wzory użyte w obliczeniach:

2. $Q_{m} = \frac{m}{t \bullet \rho}$

3. $Q_{t} = \frac{h \bullet P_{p}}{t}$

4. $\overset{\overline{}}{x} = \frac{\sum_{}^{}x}{n}$

5. $\sigma = \sqrt{\frac{\sum_{}^{}\left( x - \overset{\overline{}}{x} \right)^{2}}{\left( n - 1 \right)}}$

6. $n = \frac{\sigma \bullet 2}{\sqrt{n}}$

m − przyrost masy wody w zbiorniku

t − przyrost czasu

$$\rho = 0,9976\ \frac{\text{kg}}{\text{dm}^{3}} - \ gestosc\ wody$$

h − przyrost wysokosci slupa wody

P_p = 38, 44dm² −  powierzchnia dna zbiornika

n − liczba prob

Nastawa na zaworze regulującym przepływ	Odczyty z poszczególnych przepływomierzy	Odczyty masy zbiornika i poziomu słupa wody	Obliczone prędkości przepływu
	Z kryzą normalną mbar	Wirowy $$\frac{\text{dm}^{3}}{s}$$	Magnetyczny $$\frac{\text{dm}^{3}}{s}$$
Opis danych / wzór
100%	2,242	2,212	2,214
	2,236	2,210	2,208
	2,216	2,201	2,199
	2,195	2,173	2,176
	2,185	2,170	2,166
	2,169	2,135	2,146
	2,164	2,146	2,140
	2,181	2,151	2,166
3) Średnia	2,1985	2,17475	2,176875
4) Odchylenie std.	0,029679	0,030037	0,027741
5) Niepewność wyniku	0,018771	0,018997	0,017545
90%	2,126	2,106	2,105
	2,125	2,096	2,100
	2,112	2,095	2,094
	2,107	2,076	2,083
	2,103	2,072	2,075
	2,094	2,059	2,075
	2,088	2,056	2,072
	2,087	2,047	2,065
	2,072	2,041	2,054
	2,062	2,042	2,046
Średnia	1,981618	1,960279	1,961962
Odchylenie std.	0,686341	0,678735	0,680056
Niepewność wyniku	0,43408	0,42927	0,430105
80%	1,929	1,882	1,896
	1,922	1,961	1,892
	1,912	1,879	1,885
	1,909	1,884	1,886
	1,896	1,872	1,865
	1,888	1,863	1,853
	1,883	1,851	1,849
	1,876	1,848	1,833
	1,864	1,839	1,848
	1,862	1,835	1,833
Średnia	2,0976	2,069	2,0769
Odchylenie std.	0,021141	0,0238	0,019163
Niepewność wyniku	0,013371	0,015053	0,01212
70%	1,877	1,843	1,848
	1,896	1,843	1,844
	1,863	1,827	1,833
	1,850	1,825	1,830
	1,848	1,828	1,821
	1,836	1,811	1,814
	1,827	1,821	1,804
	1,823	1,808	1,800
	1,820	1,800	1,797
	1,812	1,789	1,789
Średnia	1,8941	1,8714	1,864
Odchylenie std.	0,023492	0,036158	0,024171
Niepewność wyniku	0,014858	0,022868	0,015287
60%	1,689	1,665	1,657
	1,684	1,642	1,656
	1,675	1,658	1,650
	1,674	1,640	1,643
	1,662	1,639	1,633
	1,658	1,626	1,631
	1,654	1,630	1,620
	1,643	1,613	1,614
	1,637	1,611	1,607
	1,631	1,600	1,600
Średnia	1,8452	1,8195	1,818
Odchylenie std.	0,027051	0,017577	0,020472
Niepewność wyniku	0,017108	0,011117	0,012948
50%	1,331	1,280	1,282
	1,328	1,286	1,281
	1,326	1,283	1,277
	1,327	1,272	1,271
	1,323	1,261	1,271
	1,318	1,268	1,263
	1,306	1,261	1,258
	1,302	1,252	1,255
	1,303	1,244	1,253
	1,302	1,261	1,247
Średnia	1,6607	1,6324	1,6311
Odchylenie std.	0,019822	0,020662	0,020431
Niepewność wyniku	0,012536	0,013068	0,012922
40%	1,085	1,032	1,026
	1,089	1,027	1,024
	1,087	1,026	1,022
	1,082	1,020	1,020
	1,080	1,019	1,017
	1,080	1,027	1,014
	1,074	1,021	1,011
	1,081	1,023	1,007
	1,077	1,014	1,008
	1,067	1,012	1,001
Średnia	1,3166	1,2668	1,2658
Odchylenie std.	0,01202	0,013637	0,012363
Niepewność wyniku	0,007602	0,008625	0,007819
30%	0,878	0,809	0,7989
	0,874	0,801	0,7981
	0,872	0,799	0,7937
	0,865	0,802	0,7934
	0,870	0,800	0,7903
	0,872	0,795	0,7902
	0,862	0,797	0,7850
	0,861	0,792	0,7846
	0,855	0,795	0,7842
	0,855	0,791	0,7800
Średnia	1,0802	1,0221	1,015
Odchylenie std.	0,006443	0,00619	0,008206
Niepewność wyniku	0,004075	0,003915	0,00519
20%	0,642	0,541	0,5285
	0,635	0,538	0,5274
	0,632	0,534	0,5258
	0,637	0,540	0,5251
	0,634	0,530	0,5228
	0,636	0,534	0,5215
	0,636	0,535	0,5210
	0,632	0,533	0,5198
	0,633	0,525	0,5223
	0,634	0,528	0,5192
Średnia	0,8664	0,7981	0,78984
Odchylenie std.	0,008017	0,005322	0,006305
Niepewność wyniku	0,00507	0,003366	0,003987

Opracowanie wyników – wnioski

Podczas badań za czujnik wzorcowy przyjęto czujnik wirowy, ponieważ jest on najbardziej dokładny. Po przebadaniu innych czujników można stwierdzić iż:

• Czujnik magnetyczny cechuje się również bardzo dobrymi charakterystykami (zarówno jeśli chodzi o błąd nieliniowości jak i względną czułość). Cechuje się też jedną z najmniejszych niepewności wyników.

• Najmniej korzystne charakterystyki uzyskaliśmy dla czujnika z rurką spiętrzającą oraz mierząc szybkość napełniania zbiornika przy pomocy pomiaru wysokości słupa wody.

• Czujnik z kryzą daje zadowalające wyniki, jednak lekko gorsze niż czujnik magnetyczny.

• Podczas nastawy zaworu 90% rozpoczęto pomiary za wcześnie, zanim wartość przepływu ustabilizowała się do końca – stąd takie duże odchylenia wyników.